CN109373913B - 一种非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法，首先在受电弓碳滑块待测的表面上喷白漆，然后在该表面上喷制形状分布不规则的散斑，使其满足数字图像相关技术的识别要求，接着在受电弓该侧，平行该侧面的一条直线上，分别放置三台相机，调整焦距和光圈，使得相机都能清晰成像，固定相机位置。在列车运行过程中，利用将相机采得的图片传输回信息中心。利用数字图像相关技术，选取碳滑块边缘线附近的子区，获得列车运行过程中，碳滑块上下边缘线各点的坐标，可以测得碳滑块在各位置的磨损量。从而实现在高铁运行过程中实时测量碳滑块的磨损，以便维修更换，保证受电弓与接触网之间有良好的受流特性。

Description

一种非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法
技术领域
本发明属机车制造和检测维护技术领域，涉及到一种机车设备的维修检测方法，具体涉及到电力机车、城轨、地铁等各类机车上一种受电弓弓头厚度的检验方法。
背景技术
受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的重要受流电气设备，受电弓弓头是受电弓滑板与接触网接触的部件，负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度很大程度取决于受电弓弓头。为保证弓网有良好的受流特性，受电弓弓头的接触是非常关键；由于受电弓弓头在工作时是长期与接触网线滑动接触的，所以磨损较大，当受电弓弓头碳滑块厚度磨损到一定程度时需要更换，否则将会影响受流特性，现有的受电弓弓头碳滑块厚度检测多是依靠检查人员目测判断，检查结果不准确，影响机车的正常运行。
现有的一种受电弓弓头碳滑块厚度检测方法(公布号CN105157652)其在受电弓弓头碳滑块上安装位移传感器，通过位移传感器在受电弓弓头碳滑块上的移动测量受电弓弓头碳滑块任意一点的厚度。现有技术必须在列车非运行状态下，拆卸受电弓，通过接触式测量的方式测量，测量条件不易达成，测量精度易受实验条件限制，不能实现对碳滑块厚度的实时测量。
发明内容
本发明旨在通过非接触式测量，实现在高铁运行过程中碳滑板磨损量的实时在线监测，以便维修更换，从而保证受电弓与接触网之间有良好的受流特性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法，具体步骤如下：
步骤100：在机车受电弓碳滑块的待测表面喷制散斑；
步骤200：在待测表面一侧架设若干相机并完成标定，同时拍摄所述受电弓碳滑块在运行过程中的图片；
步骤300：将步骤200中同时拍摄的照片传回控制中心进行拼接；
步骤400：基于数字图像相关技术获得所述受电弓碳滑块边缘线坐标集，实现对于碳滑块边缘线位置的监控，即检测出所述受电弓碳滑块的厚度信息；
步骤500：设定报警阈值，当所述厚度信息不满足要求时，自行报警，提醒进行所述受电弓碳滑块的更换，实现对于所述碳滑块磨损程度的实时监控。
优选地，
步骤100中喷制散斑步骤如下：
步骤110：在所述碳滑块的待测表面均匀附着白漆，形成单色整洁成像表面；
步骤120：在所述成像表面上随机喷制形状不一的散斑，所述散斑斑点最大直径范围为2mm～5mm。
优选地，
步骤200中架设三台相机，步骤如下：
步骤210：在所述受电弓碳滑块待测表面一侧架设三台相机，三台相机所在直线平行于所述待测表面；
步骤220：各相机视场范围留有重叠公共区域，所述重叠公共区域内分布有便于相机图片拼接的散斑数量；
步骤230：调整各相机焦距和光圈，使得各相机清晰成像后固定相机位置。
优选地，
步骤200中所述标定，在机车运行前，使用标定板完成对于所述待测面的标定。
优选地，
所述步骤200中相机拍摄所述受电弓碳滑块在运行过程中的图片时，在所述相机的视场范围内架设充足的蓝光光源，所述相机安装有带通滤镜镜头，降低自然光变化引起的噪点增加或过曝光问题。
优选地，
所述步骤400中所述受电弓碳滑块边缘线明显区别于附着白漆的单色成像表面，基于数字图像相关技术，在所述相机拼接得到的图片中可以得到所述碳滑块边缘线上散斑的坐标，获得列车运行过程中，所述碳滑块上下边缘线的坐标集合。
优选地，
所述步骤210中架设相机时，要求三台相机拍摄的照片拼接后涵盖所述碳滑块待测表面上的所有散斑。
优选地，
所述相机通过安装架固定在机车车顶上，位于所述受电弓一侧，所述蓝光光源由架设在机车车顶的发光装置发出，所述相机与机车之间的连接和所述发光装置与机车车顶之间的连接都设置有减震装置，保证所述相机与所述受电弓上的碳滑块同步运动且降低相机振动。
本发明的有益效果如下：
1.本发明能够通过非接触式测量，实现在不拆除弓头碳滑块的前提下实现碳滑块磨损量的测量，避免了每次测量都需要拆除滑块所带来的不便。
2.本发明提供的方法能够实现对各类机车上受电弓弓头磨损情况进行方便快速准确检测，方便在受电弓运行过程生命周期的各个时刻，对碳滑块进行检测，为碳滑块的磨损与行程的关系研究提供充足的数据。
3.本发明提供的检查方法实现了在高铁运行过程中实时测量碳滑块的磨损，以便维修更换，从而保证受电弓与接触网之间有良好的受流特性。
附图说明
图1本发明一个实施方式中实验装置的位置示意图；
图2本发明一个实施方式中的碳滑块的待测表面散斑分布初始示意图；
图3本发明一个实施方式中的碳滑块的待测表面散斑分布磨损后示意图；
图4本发明一个实施方式的非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法流程示意图。
具体实施方式
受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的重要受流电气设备，受电弓弓头是受电弓滑板与接触网接触的部件，负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度很大程度取决于受电弓弓头。为保证弓网有良好的受流特性，受电弓弓头的接触是非常关键；由于受电弓弓头在工作时是长期与接触网线滑动接触的，所以磨损较大，当受电弓弓头碳滑块10厚度磨损到一定程度时需要更换，否则将会影响受流特性。本发明旨在通过非接触式测量，实现在高铁运行过程中碳滑板磨损量的实时在线监测，以便维修更换，从而保证受电弓与接触网之间有良好的受流特性。
为了达到上述目的，本发明在列车上待测受电弓碳滑块10侧面喷制散斑，并在其前方放置多台相机，拍摄并拼接受电弓在运行过程每一时刻的图片，将多台相机拍摄的图片拼接，基于数字图像相关技术，获取受电弓边缘线坐标集。
随着碳滑块10的磨损，相机实时将图片传回控制中心，基于数字图像相关技术，选取碳滑块10边缘线附近的子区，获得列车运行过程中，碳滑块10上下边缘线各点的坐标。通过对比运行过程中后上下边缘线上各点坐标，可以测得碳滑块10在各时刻，各位置的磨损量，实现对碳滑块10磨损程度的实时监控。
具体的来说，本发明提供了一种非接触式受电弓弓头碳滑块10厚度检测方法，步骤如下：
步骤100：在机车受电弓碳滑块10的待测表面喷制散斑；
步骤200：在待测表面一侧架设若干相机并完成标定，同时拍摄受电弓碳滑块10在运行过程中的图片；
步骤300：将步骤200中同时拍摄的照片传回控制中心进行拼接；
步骤400：基于数字图像相关技术获得受电弓碳滑块10边缘线坐标集，实现对于碳滑块10边缘线位置的监控，即检测出受电弓碳滑块10的厚度信息，利用数字图像相关技术，即选取碳滑块10边缘线附近的子区，获得列车运行过程中，碳滑块10上下边缘线各点的坐标，然后通过对比运行过程中后上下边缘线上各点坐标，可以测得碳滑块10在各时刻，各位置的磨损量，实现对碳滑块10磨损程度的实时监控；
步骤500：设定报警阈值，当厚度信息不满足要求时，自行报警，提醒进行受电弓碳滑块10的更换，实现对于碳滑块10磨损程度的实时监控。
在本发明的一个具体实施例中，
步骤100中喷制散斑步骤如下：
步骤110：在碳滑块10的待测表面均匀附着白漆，形成单色整洁成像表面；
步骤120：使用黑色哑光漆在成像表面上随机喷制形状不一的散斑，散斑斑点最大直径范围为2mm～5mm，尽可能的使散斑分布随机，同时控制散斑点大小，使其满足数字图像相关技术的识别要求。
优选地，
步骤200中架设三台相机20，步骤如下：
步骤210：在受电弓碳滑块10待测表面一侧架设三台相机20，三台相机20所在直线平行于待测表面；
步骤220：各相机视场范围留有重叠公共区域，重叠公共区域内分布有便于相机图片拼接的散斑数量；
步骤230：调整各相机焦距和光圈，使得各相机清晰成像后固定相机位置。
在本发明的一个具体实施例中，
步骤200中标定，在机车运行前，使用标定板完成对于待测面的标定。
在本发明的一个具体实施例中，
步骤200中相机拍摄受电弓碳滑块10在运行过程中的图片时，因为列车运行过程中光源多变，影响考虑成像效果，为了解决光照问题，本发明提在相机的视场范围内架设充足的蓝光光源，相机安装有带通滤镜镜头，降低自然光变化引起的噪点增加或过曝光问题。
在本发明的一个具体实施例中，
步骤400中受电弓碳滑块10边缘线明显区别于附着白漆的单色成像表面，基于数字图像相关技术，在相机拼接得到的图片中可以得到碳滑块10边缘线上散斑的坐标，获得列车运行过程中，碳滑块10上下边缘线的坐标集合。
在本发明的一个具体实施例中，
步骤210中架设相机时，要求三台相机20拍摄的照片拼接后涵盖碳滑块10待测表面上的所有散斑，优选地，三台相机20包括第一相机、第二相机和第三相机，三台相机20设置在距离观察面1m位置；第一相机和第二相机之间间隔距离为30cm，第二相机和第三相机之间间隔距离为30cm；第一相机镜头轴线与第二相机镜头轴线之间夹角范围为30°，第一相机镜头轴线与第二相机镜头轴线之间夹角范围为30°，其中第二相机的镜头轴线与待测表面垂直。
在本发明的一个具体实施例中，
相机通过安装架固定在机车车顶上，位于受电弓一侧，蓝光光源由架设在机车车顶的发光装置发出，相机与机车之间的连接和发光装置与机车车顶之间的连接都设置有减震装置，保证相机与受电弓上的碳滑块10同步运动且降低相机振动。
通过非接触式测量，我们可以实现在不拆除弓头碳滑块10的前提下实现碳滑块10磨损量的测量，避免了每次测量都需要拆除滑块所带来的不便。同时能实现对各类机车上受电弓弓头磨损情况进行方便快速准确检测，方便在受电弓运行过程生命周期的各个时刻，对碳滑块10进行检测，为碳滑块10的磨损与行程的关系研究提供充足的数据。实现了在高铁运行过程中实时测量碳滑块10的磨损，以便维修更换，从而保证受电弓与接触网之间有良好的受流特性。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (6)

1.一种非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法，其特征在于，
步骤100：在机车受电弓碳滑块的待测表面喷制散斑；
步骤200：在待测表面一侧架设若干相机并完成标定，同时拍摄所述受电弓碳滑块在运行过程中的图片；所述相机通过安装架固定在机车车顶上，位于所述受电弓一侧，所述相机与机车之间的连接设置有减震装置，保证所述相机与所述受电弓上的碳滑块同步运动且降低相机振动；
步骤300：将步骤200中同时拍摄的照片传回控制中心进行拼接；
步骤400：基于数字图像相关技术获得所述受电弓碳滑块边缘线坐标集，实现对于碳滑块边缘线位置的监控，即检测出所述受电弓碳滑块的厚度信息；
步骤500：设定报警阈值，当所述厚度信息不满足要求时，自行报警，提醒进行所述受电弓碳滑块的更换，实现对于所述碳滑块磨损程度的实时监控；
步骤100中喷制散斑步骤如下：
步骤110：在所述碳滑块的待测表面均匀附着白漆，形成单色整洁成像表面；
步骤120：在所述成像表面上随机喷制形状不一的散斑，所述散斑斑点最大直径范围为2mm～5mm；
所述步骤400中所述受电弓碳滑块边缘线明显区别于附着白漆的单色成像表面，基于数字图像相关技术，在所述相机拼接得到的图片中可以得到所述碳滑块边缘线上散斑的坐标，获得列车运行过程中，所述碳滑块上下边缘线的坐标集合。
2.根据权利要求1所述的非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法，其特征在于，
步骤200中架设三台相机，步骤如下：
步骤210：在所述受电弓碳滑块待测表面一侧架设三台相机，三台相机所在直线平行于所述待测表面；
步骤220：各相机视场范围留有重叠公共区域，所述重叠公共区域内分布有便于相机图片拼接的散斑数量；
步骤230：调整各相机焦距和光圈，使得各相机清晰成像后固定相机位置。
3.根据权利要求1所述非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法，其特征在于，
步骤200中所述标定，在机车运行前，使用标定板完成对于所述待测表面的标定。
4.根据权利要求1所述非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法，其特征在于，
所述步骤200中相机拍摄所述受电弓碳滑块在运行过程中的图片时，在所述相机的视场范围内架设充足的蓝光光源，所述相机安装有带通滤镜镜头，降低自然光变化引起的噪点增加或过曝光问题。
5.根据权利要求2所述非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法，其特征在于，
所述步骤210中架设相机时，要求三台相机拍摄的照片拼接后涵盖所述碳滑块待测表面上的所有散斑。
6.根据权利要求4所述非接触式受电弓弓头碳滑块厚度检测方法，其特征在于，
所述蓝光光源由架设在机车车顶的发光装置发出，所述发光装置与机车车顶之间的连接设置有减震装置。
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